[發明專利]基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置

有效

• 申請號: 201610964667.2
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106568794B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 黃永華;周紹華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置，其特征在于，包括可視化實驗腔單元、低溫流體充放氣單元、真空系統、控溫單元、溫度測量采集系統和低溫制冷機單元；

所述的低溫制冷機單元包括低溫制冷機(61)和套設在該低溫制冷機(61)外的外筒體(63)；所述的低溫制冷機(61)和外筒體(63)之間形成真空腔(64)，在所述的外筒體(63)下部兩側邊、對稱設有實驗觀察窗(65)，在該外筒體(63)上部一側邊設有密封板(23)，上部另一側邊設有航空接插件(56)；

所述的可視化實驗腔單元包含石英玻璃試樣瓶(11)、通氣刀口法蘭(12)、不銹鋼刀口法蘭(15)、翅片式換熱器(16)和轉接法蘭(19)；所述的石英玻璃試樣瓶(11)的上部連接所述的不銹鋼刀口法蘭(15)，在所述的通氣刀口法蘭(12)內開有內螺紋沉孔(14)，與所述的翅片式換熱器(16)的外螺紋(18)配合連接，旋緊至端面貼合；所述的通氣刀口法蘭(12)上穿透焊接一根不銹鋼管，該不銹鋼管的一端與所述的低溫流體充放氣單元相連通，另一端同軸地穿過所述翅片式換熱器(16)的中心通孔(17)至其下方；所述的通氣刀口法蘭(12)與不銹鋼刀口法蘭(15)通過銅墊圈和螺栓預緊實現低溫密封；所述轉接法蘭(19)的一側與低溫制冷機(61)的冷頭端連接，另一側與所述的通氣刀口法蘭(12)相連；

所述的低溫流體充放氣單元包括焊接在所述的密封板(23)上的不銹鋼卡套、截止閥(22)和第一KF25法蘭接口(21)；所述的石英玻璃試樣瓶(11)通過不銹鋼管依次經密封板(23)、截止閥(22)和第一KF25法蘭接口(21)后，經氣囊閥門(25)與氣囊(24)相連通，或者所述的石英玻璃試樣瓶(11)通過不銹鋼管依次經密封板(23)、截止閥(22)和第一KF25法蘭接口(21)后依次經第二真空閥(35)、三通(33)與抽真空分子泵(31)相連通；

所述的控溫單元包括多片不銹鋼片(41)、繞線加熱器(42)以及帶PID調節的可編程電源(44)；所述的繞線加熱器(42)的導線通過所述的航空接插件(56)與可編程電源(44)連接，所述的多片不銹鋼片(41)、繞線加熱器(42)和所述的轉接法蘭(19)按自上而下的順序用同一螺栓連接固定在低溫制冷機(61)的冷頭端；

所述的真空系統包括抽真空分子泵(31)、第二KF25法蘭接口(32)、三通(33)；所述的真空腔(64)通過抽真空管路依次經第二KF25法蘭接口(32)、第一真空閥(34)和三通(33)與所述的抽真空分子泵(31)連接；

所述的溫度測量采集系統包括石英玻璃試樣瓶內溫度計(51)、制冷機冷頭端溫度計(54)、數據采集儀(57)和計算機(58)；所述的石英玻璃試樣瓶內溫度計(51)通過熔接在石英玻璃試樣瓶上的金屬細針(52)實現與石英玻璃試樣瓶外部的電信號傳遞，所述的制冷機冷頭端溫度計(54)與冷頭緊密接觸；兩支溫度計的導線通過航空接插件(56)與外部的數據采集儀(57)的輸入端相連，該數據采集儀(57)的輸出端與計算機(58)相連。

2.根據權利要求1所述的基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置，其特征在于，每片所述的不銹鋼片(41)的厚度為0.8mm。

3.根據權利要求1所述的基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置，其特征在于，所述的繞線加熱器(42)由線徑0.7mm、長度2m的錳銅線(43)纏繞在厚度為6mm的紫銅法蘭上制成。

4.根據權利要求1所述的基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置，其特征在于，所述的轉接法蘭(19)由導熱性能較好的紫銅材料制成。

5.根據權利要求1所述的基于低溫制冷機的流體受控液化及凝固過程可視化實驗觀測裝置，其特征在于，在所述的外筒體(63)上部還套設有開孔法蘭(62)，所述的密封板(23)通過螺栓固定在真空腔的開孔法蘭(62)上，并通過橡膠O型圈與所述的外筒體(63)真空密封。